سنجاقک مجهز به کوله‌پشتی! (+عکس)
مهندسان یک سنجاقک کوچک را به کوله‌پشتی با سیستم‌های کنترلی مجهز کرده‌اند تا بتوانند فرمان‌های خود را به صورت مستقیم به نورون‌های حشره در حال پرواز انتقال دهند.
موبنا، رضا خواجه‌وند – گروهی از دانشمندان در حال تحلیل حیوانات پروازی از جمله پرندگان، خفاش‌ها و حشرات هستند تا از آنها در جریان طراحی هواپیماهای بدون سرنشین الهام بگیرند. در این میان گروه دیگری از محققان همچنین به دنبال این مسئله هستند تا دریابند چگونه با استفاده از فناور می‌توانند با این دسته از حیوانات تعامل برقرار کرده و آنها را حین پرواز کردن راهنمایی کند و از این طریق سازگاری آنها را در جریان پرواز و ثابت ماندن در هوا افزایش دهند.
با این فرآیند مهندسان یک سنجاقک کوچک را به کوله‌پشتی با سیستم‌های کنترلی مجهز کرده‌اند تا بتوانند فرمان‌های خود را به صورت مستقیم به نورون‌های حشره در حال پرواز انتقال دهند.
این پروژه با نام «دراگون‌فِل‌آی» معرفی شده است و در آن از تکنیک ویژه‌ای موسوم به اپتوژنتیک استفاده می‌شود که از نور برای انتقال سیگنال‌ها به نورون‌ها استفاده می‌کند. محققان پیش از انجام آزمایش مربوطه اصلاحاتی را روی نورون‌های سنجاقک مورد نظر خود انجام دادند تا در مقابل نور حساسیت بیشتری داشته باشند و از این طریق سنجاقک به آسانی بتواند از طریق پالس‌های نوری اندازه‌گیری شده به راحتی کنترل شود.
سنجاقک یک سر بزرگ، بدن کشیده و دو جفت بال که همیشه در هماهنگی با یکدیگر فعالیت نمی‌کنند را شامل می‌شود و این اطلاعات در جریان مطالعه‌ای به دست آمده است که نتایج حاصل از آن طی سال ۲۰۰۷ میلادی در نشریه بین‌المللی «بررسی مقالات فیزیکی» به چاپ رسید. کارشناسان در این بررسی دریافتند زمانی که دو جفت بال با هماهنگی یکدیگر پرواز می‌کنند اوج پروازی سنجاقک به حداکثر می‌رسد و زمانی که سنجاقک هر دو جفت بال را با هماهنگی به هم می‌زند، در همان سطح باقی می‌ماند.
دانشمندان همچنین در سال ۲۰۱۴ میلادی دریافتند عضلات جداگانه‌ای وجود دارد که هر یک از چهاربال سنجاقک را کنترل می‌کند و این حشره با دقت استثنایی می‌تواند در سطح مورد نظر باقی بماند. این گروه از محققان از تصاویر ویدیویی بسیار پرسرعت استفاده کردند تا پرواز سنجاقک را زیر نظر بگیرند و از این طریق مدل‌های رایانه‌ای بسازند تا در مورد قدرت مانور پیچیده این حشره اطلاعات بیشتری به دست آورند. نتایج حاصل از این مطالعه در بخش سالانه شصت‌وهفتمین نشست داینامیک سیالات اعلام شد و سپس طی نوامبر ۲۰۱۴ در نشریه انجمن فیزیکی آمریکا به چاپ رسید.
پروژه «دراگون‌فِل‌آی» این حشره بسیار ماهر در زمینه پرواز را یک پرنده قابل کنترل می‌داند و به گفته «جسی ویلر» یکی از مهندسان رشته بیوپزشکی در آزماشگاه چارلز اسارتک (CSDL) در ماساچوست، سنجاقک نسبت به تمام پرنده‌های ساخت دست بشر سریع‌تر، سبک تر و چابک‌تر عمل می‌کند.
آزمایشگاه CSDL وظیفه ساخت کوله‌پشتی هوشمند مخصوص سنجاقک را برعهده داشت و البته موسسه پزشکی هوارد هاگس (HHMI) نیز در توسعه آن فعالیت کرد. کارشناسان مرکز HHMI نورون‌های هدایتگر مستقر در ریسمان عصبی سنجاقک را مورد تحلیل قرار دادند و آنها را در مقابل نور حساس‌تر کردند.
ویلر در این خصوص گفت: «این سیستم می‌تواند قابلیت‌های مربوط به سنجش انرژی، حس‌های حرکتی، الگوریتم‌ها، مینیاتوری کردن و آپتوژتیک را به صورت یکپارچه ارایه دهد و به قدری کوچک باشد که حشره بتواند آن را پشت خود حمل کند».
بد نیست بدانید آزمایشگاه CSDL سیستم هوشمند دیگری ساخته است که از کوله‌پشتی سنجاقک‌ها کوچکر است و «اُپترودس» نامیده می‌شود. این سیستم در اصل مجموعه‌ای از فیبرهای نوری است که می‌توانند به دور رسیمان عصبی سنجاقک پیچیده شود. با این فناوری مهندسان می‌توانند فقط نورون‌هایی که به پرواز سنجاقک مربوط می‌شوند را تحلیل کنند.
ویلر همچنین اظهار داشت اُپترودهای انعطاف‌پذیر و کوچک مخصوص کنترل کردن حشره پرنده می‌توانند در حوزه پزشکی مخصوص انسان‌ها کاربرد داشته باشند.
او گفت: «در آینده نزدیک ابزارهای مشابه این فناوری می‌توانند روش‌های درمانی در انسان را ارتقا دهند و باعث شود تراپی‌های اثرگذارتر با اثرات جانبی کمتر مورد استفاده قرار بگیرند. اُپترود انعطاف‌پذیر ما راهکار جدید را با هدف مینیاتوری کردن سیستم‌ای تشخیص فعالیت‌های حشره ارایه می‌دهد و به صورت ایمن اهداف عصبی را مورد توجه قرار می‌دهد تا روش‌های دقیق‌تر تراپی مورد استفاده قرار گیرد».
